Раствор для получения поверхностного источника диффузии

(прототип).ЕНИЯ ПОФФУЗИИ БОРА, створитель, илан, эфир 4,5 5,4 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СС(54)(57) РАСТВОР ДЛЯ ПОЛУЧВЕРХНОСТНОГО ИСТОЧНИКА ДИвключающий органическийкатализатор, тетразтокси ортоборной кислоты и соеди; твой концентрации бора при т, ре диффузии не ниже 1423содержит компоненты в слличественном соотношении,Этиловый спрт 10Вода 0Катализатор0Эфир ортоборнойкислотыАзотнокисльли злюмизнгаллияТетразтокс 32,21 Е СОщ или 10,9-. исилан 17,4Применение раствора такого состаза позволяет получить относительноневысокую поверхностную концентрациюбора 310 см при температуре 5 1423 К н времени диффузии 1 ч, темболее, что с увеличением температуры и времени диффузии поверхностнаяконцентрация уменьшается. Кроме того, отсутствие воды в растворе (гидролиз тетразтоксисилана проходит приего взаимодействии с уксусной кислотой) делает его очень гигроскопичным, а присутствие в качестве катализатора соединения титана ограничивает область применения такого раствора,так как титан является легирую-щей примесью в кремнии. В то же время при изготовлении некоторых типовмногослойных структур необходимосоздавать глубокие сильнолегированные диффузионные слои с поверхностной;,концентрацией, близкой к предельной растворимости бора в кремнии(более 10 осм ), как прямое падениенапряжения, коэффициент усиления потоку и т,д.Целью изобретения является получение близких к пределу растворимости в кремнии значений поверхностнойконцентрации бора при температурене ниже 1423 К.Данная цель достигается тем, чтов растворе для получения поверхностного источника диффузии бора, вклюЗ 5 . чающем органический растворитель,катализатор, тетраэтоксисилан, эфирортоборной кислоты и соединения других легирующих элементов, раствор содер.жит компоненты в следуюшем количествен ном соотношении, мас. .:Этиловый спирт 10,2-28,1Вода 0,8-9,0Катализатор . 0,5-2,5Эфир ортоборнойкислоты 32,2-47,0Азотнокислые соли алюминия илигаллия 10,9-14,5Тетраэтоксисилан .17,4-25,4В качестве растворимых соединенийалюминия или галлия можно использоРастворит ель, состоящий из абсолютного этилового спиртаи уксусной кислотыЭфир ортоборной кислоты Катализатор и соединение легирующей примеси (четыреххлорис" тый титан) Тетраэтокси- силан 45 99(75-76)18,3 (13,8-14, 1)0,5-3,0(0,38-2, 26) 0,05(0,038) 12(9,1-9,25) Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковыхприборов, а именно к раствору для получения поверхностного источника,диффузии на основе легированногоокисла, используемому для созданиясильнолегированных бором областейв многослойных структурах силовыхполупроводниковых приборов.Известен раствор для получения.легированного окисла, в котором концентрация соединения бора не превышает 10 мас, , так как применяемыенеорганические соединения бора (окисел бора или борная кислота) .имеютнизкую растворимость в используемоморганическом растворителе. Я .Кроме того, раствор позволяет получать большие поверхностные концентрации примеси в кремнии (410 см 5)только при малой глубине залеганияр-и перехода (от,десятков долей доединиц микрон), когда температурадиффузии составляет около 1273 К.Поэтому для получения больших поверхностных концентраций бора в кремнии,близких к предельнои растворимости,при глубине залегания р-и переходадо 100-150 мкм (температура диффузии1423-1573 К, .время-десятки и сотничасов) не может быть использованэтот раствор,Наиболее близким техническим реше.кием является раствор для полученияповерхностного источника диффузиибора, включающий органический раство.ритель, катализатор, тетраэтоксисилан, эфир ортоборной кислоты и соедине ниядругих легирующих элементов 12Раствор имеет следующий составкомпонентов, мас. : вать их азотнокислые соли,Концентрация компонентов обеспечивает получение гомогенного .раствора со сроком службы более 10 суток, . - Увеличение концентрации эфира ортоборной кислоты более 47 мас.нецелесообразно, так как при этом не увеличивается уровень легирования, а уменьшение ниже 32,2 мас.% - может привести к нарушению гомогенности раствора из-за образования борной кислотыпри избытке воды по отношению к эфиру ортоборной кислоты,. Концентрациятетраэтоксисиланаобеспечивает получение вязкости раствора не менее 5 сСт и связываниелишней воды, содержащейся в растворе 10и растворимых соединениях алюминияили галлия.Количество этилового спирта и воды должно обеспечить растворение соединений легирующих элементов и продуктов гидролиза тетраэтоксисилана,Уменьшение концентрации воды менее 0,9 мас.затрудняет проведениегидролиза тетраэтоксисилана, а увеличение более 9,0 мас. . приводит к 20образованию ортоборной кислоты, которая выпадает в осадок, так какона не может раствориться в том количестве этилового спирта, котороесодержится в растворе. Для приготовления раствора можно использоватьоэтиловый спирт 96, но в этом случаенеобходимо уменьшить содержание воды на количество, содержащееся вспирте. 30В качестве катализатора можновзять хлористоводородную или азотнуюкислоту.П р и м е р ы. Первоначально изготовляют несколько растворов предла35гаемого состава, соотношение междукомпонентами которых указаны в табл.1Растворы приготавливают следующим образом.В колбу наливают воду и в нейрастворяют соли алюминия или галлия,затем растворяют. этиловый спирт икатализатор, добавляют тетраэтоксисилан и проводят его гидролиз, взбалтывая или встряхивая колбу до тех пор, 5пока раствор не нагревается. Послеостывания в растворе гидролизованного тетраэтоксисилана растворяют эфирортобориой кислоты.Растворы осаждают на пластиныкремния и-типа проводимости с удельным сопротивлением 30 ом.см, диаметром 32 мм и толщиной 300 мкм на центрифуге с частотой вращения2800 об/мин, Пластины складывают55вплотную друг к другу в лодочку и помещают в диффузионную печь. Последиффузии измеряют поверхностное сопротивление диффузионного слоя (К)и поверхностную концентрацию борапо сопротивлению растекания в точечном зонде (И). Режимы и результатыдиффузии представлены в табл, 2.Полученные результаты показываютчто с помощью данного раствора можнополучить поверхностный источник диффузии на основе легированного окисла,который при температуре диффузии1423-1573 К и времени до 200 ч обеспечивает создание сильнолегированныхобластей с поверхностной концентрацией бора более 1 10 осм . Использо.ванне раствора по прототипу при техже условиях диффузии не позволяетполучить поверхностную концентрациюбора выше 110 смЗатем изготовливают многослойныеструктуры диодов р+р пп+ типа одновременной диффузией акцепторных идонорной примеси в противоположныестороны кремниевой пластины при температуре 1523 К и времени 60 ч.В качестве акцепторного используют растворы предлагаемого составаи раствор по прототипу, в качестведонорного - раствор следующего состава, мас. :оЭтиловый спирт 96 66,8Ортофосфорная кислота 70 15,7Тетраэтоксисилан 17,5Из р+р пп + структур изготавливают но стандартной технологии диодыс диаметром выпрямительного элемента30 мм (площадь катода 400 мм), накоторых измеряют амплитудное значение прямого падения напряжения Ьцпри амплитудном значении тока 1000 А.На диодах, изготовленных с использованием заявляемого раствора, ЬМ = 1,201,25 В, а на диодах, изготовленных с использованием контрольного раствора, Ь 0=1,30-1,45 В.Таким образом, применение данного раствора при изготовлении многослойных структур позволяет улучшитьэлектрические параметры полупроводниковых приборов, например уменьшитьпрямое падение напряжения, за счетполучения близких к пределу растворимости в кремнии значений поверхностной концентрации бора.936743 Таблица 1 Раствор По способу предлагаемому по прототипуежа ее тв ае Этиловыйспирт 18,5 26,4 28,1 10,2 10,2 4,0 9,0 0,8 6,0 4 ь 0 Катализатор 2,5. Оь 5 2,5 2,0 Эфир ортобориой кислоты 47 ьО 39,5 35,6 32,2 9,16 2168 25,4 14 10,9 14,5 4Таблица 2 1150 С200 ч 1300 С28 ч 1250 С60 ч Раствор, В 62) 3 А )5 6 Зь 5 Оь 5 Оэ 45 Оь 5 Оь 45 2 э 8110 2 10 2 10 210 2 10 8 ф 10 0,5 3 610 Наименованиекомпонентовраствора ТетразтоксиснлаиАзотиокислаясоль (гндрат)алюминия Параметрыдиффузионного слоя Иь Ом/аСодержание койаонентов в растворах, мас.7. Температура и время диФФузии ВНИИПО Заааа 303/1 Тираж 679 Подписное Фвщал.ППП "Патенть, т.Ужгород, ул.йроактиавь 4 14 0(Уксусназ кислота)